离合器总成详解

关于离合器总成详解第1页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三第一节离合器总成概述OR变矩器离合器在整车动力系统中的位置——离合器是汽车传动系统中直接与发动机相联系的部件第2页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三分离时:1、防止发动机熄火2、换档接合时:1、车辆起步2、传递扭矩3、确保平稳接合使发动机和变速箱接合和分离离合器功能的实现第3页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三离合器的分类根据传动方式：摩擦式离合器、离心式离合器、液力偶合器、电磁离合器；扬柴发动机目前普遍采用摩擦式离合器。第4页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三离合器的分类离合器型式优点缺点锥形摩擦式传递转矩大惯量大、换档困难、冲击大、易卡住湿式多片摩擦式冲击小、传递转矩大、散热好惯量大、换档困难、分离不彻底（液体黏度）多片干式摩擦式冲击小、传递转矩大、分离彻底（装配好）惯量大、换档困难、散热不好单片干式摩擦式惯量小、散热好、分离彻底传递转矩小（1000N.m以下）、冲击大、自动离合器（离心式、电磁摩擦式、磁粉式）方便传递转矩太小第5页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三摩擦式离合器的分类①按冷却介质（空气油液）分：干式、湿式；②按从动盘数目：单片式、双片式和多片式

多片离合器多为湿式，在汽车上应用较少，单片、双片离合器一般为干式，应用最为广泛，扬柴全部为单片干式；③按其产生摩擦力的压紧元件：周布螺旋簧离合器、中央弹簧离合器和膜片簧离合器

其中，膜片簧又分：拉式和推式；④扬柴离合器常用规格是按英寸制分：

10〃（255），10.5〃（267）,11〃（275），

12〃(300)，13〃（330）,14〃(350)第6页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三摩擦式离合器的分类摩擦式离合器分类：从动盘数目单片双片多片压紧弹簧布置形式周围布置中央布置斜向布置膜片弹簧受力方向拉式推式压紧弹簧不同螺旋弹簧圆锥螺旋弹簧膜片弹簧冷却方式干式湿式第7页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三干式单片离合器盖总成拨叉离合器连接分离轴承飞轮第一轴从动盘膜片簧离合器螺旋簧离合器第8页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三干式双片离合器第9页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三湿式（电磁）多片离合器第10页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三膜片簧和螺旋簧离合器的特点和适用条件

膜片弹簧离合器：优点：由于采用膜片弹簧和冲压盖结构，因此具有重量轻；转动惯量小；无需调整分离指高度；压紧力大、传递扭矩能力强；完全接合后压紧力均匀；从动盘磨损后压紧力上升；从动盘磨损后对分离间隙影响较小，无需经常调整分离间隙等优点。缺点：分离力大，同样大小的离合器，所需的离合器机构受力大，分泵必须加大；处于半接合状态时，压盘和从动盘受力不均，半联动时间长会引起压盘和从动盘的不均匀磨损。

特别适用于长途运输车和长途客车。

螺旋弹簧离合器：优点：相同大小的离合器，螺旋弹簧离合器的分离力较小，需要的离合器分泵直径较小，离合器操纵系统受力较小；处于半接合状态时，压盘和从动盘受力均匀，磨损均匀；缺点：完成接合后也有可能由于螺旋弹簧，个体弹力的差异而引起压力分布不均匀；从动盘磨损量对分离间隙影响较大，要经常调整分离间隙。

特别适用于需频繁起步换挡和关联动使用频繁的车辆，如公交车和工程用车。

第11页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三摩擦式（单片膜片簧）离合器系统示意图第12页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三摩擦式离合系统的主要构成①主动部分：

发动机飞轮、离合器盖和压盘等②从动部分：

从动盘、从动轴（即变速器第一轴）③压紧机构：

压紧弹簧④操纵机构：

分离叉、分离轴承、离合器踏板以及传动部件等前三部分保证离合器处于接合状态并能传递动力；第四部分使离合器主、从动部分分离第13页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三压盘膜片弹簧盖飞轮后钢丝支承圈前钢丝支承圈膜片弹簧处于自由状态，离合器盖与飞轮接合面有一距离。接合状态，膜片弹簧锥度变小。分离状态，膜片弹簧呈反形。离合器的工作原理第14页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三离合器的工作原理离合器踏板离合器盖飞轮从动盘膜片弹簧压盘第15页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三离合器的功能传递发动机扭矩

规则：发动机扭矩必须全部传递，避免打滑打滑离合器迅速损坏第16页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三在起步或换档时,离合器的工作不能产生:①急剧抖动②噪音③冲击离合器功能平稳接合第17页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三离合器功能削减扭矩波动和冲击第18页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三工作状况下的热量散发离合器的功能离合器工作时，摩擦力会转化为热被离合器吸收热量的散发主要在于:①压盘质量②飞轮③离合器壳内的冷却第19页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三离合器的功用①切换和实现对传动系的动力传递，以保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；②在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；③在工作中受到大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏；④有效地降低传动系中的振动和噪声（扭转减振器）；⑤离合器工作环境强度较高，需能维持自身工作稳定可靠（散热可靠，强度可靠，关键部件精度高）。第20页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三第二节离合器压盘及盖总成第21页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三离合器压盘及盖总成的结构第22页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三压盘及盖Cover压盘盖Pressureplate压盘第23页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三压盘的驱动方式驱动方式凸块-窗孔式传力销式键式（键齿、键槽-指销）弹性传动片连接方式将压盘与离合器盖相连将飞轮与中间压盘、压盘相连将飞轮与压盘相连将压盘与离合器盖铆接特点连接间隙冲击噪声效率低连接间隙冲击噪声效率低连接间隙冲击噪声效率低无间隙效率高应用情况早期单片离合器传统结构早期双片离合器传统结构一种双片离合器结构近期广泛采用压盘是离合器的主动部分之一弹簧钢间隙连接第24页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三传动片传动片第25页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三压紧弹簧膜片弹簧和支承簧圆柱截面螺旋簧第26页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三压紧弹簧和布置形式的选择周置弹簧离合器中央弹簧离合器斜置弹簧离合器膜片弹簧离合器结构特点磨损后压紧力无法调节磨损后压紧力容易调节磨损后压紧力可自动调节在允许磨损范围内传递转矩不变高速稳定性不稳定较稳定不稳定稳定应用范围低速＼大转矩发动机大于450N.m发动机重型车（开始使用）各种车型圆柱螺旋弹簧矩形圆锥螺旋弹簧后备系数大后备系数较小圆柱螺旋弹簧弹簧与压盘接触弹簧容易受热失效无接触无接触无接触第27页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三膜片弹簧支承形式推式膜片弹簧拉式膜片弹簧支承形式双支承环单支承环无支承环单支承环无支承环结构特点结构不断简化结构更简化性能特点应力大，自由行程增大（支承磨损）最大应力下降自由行程不变支承磨损第28页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三膜片弹簧工作点（压紧）位置的选择：H膜片弹簧压平点B1新离合器接合点C离合器彻底分离点以保证摩擦片在最大磨损后压紧力基本不变。摩擦面工作数目单片取2从动盘每摩擦面的最大磨损量：0.5~1mmB2最大磨损后离合器接合点负荷特性：该特性表示盖总成施加给盘总成的力量，其范围为从初期状态的安装点值到摩擦片磨损后的磨损点力值，称为安装力和磨损力。第29页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三膜片簧离合器分离特性HB1

压盘彻底分离最低分离点高度FA2

max新离合器最大分离力HB2压盘彻底分离最高分离点高度FA1

max最大磨损后最大分离力HB1HB2分离行程9~12mm（膜片簧）压盘升程1.5~2.0mm（膜片簧）分离特性：该特性为膜片弹簧移动的距离、压盘的移动距离（压盘升程）、膜片弹簧的力值之间的关系。该特性为离合器分离时性能和在分离时施加的踏板力的关系。离合器规格（mm）＜200200-240240-300300-380≥380压盘倾斜量(mm)0.250.270.300.350.40第30页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三螺旋簧离合器压紧和分离特性Fm新离合器最大压紧力Fm1最大磨损后最大压紧力螺旋簧分离点分离力即为其最大分离力；分离行程较大（13~15mm）；压盘升程一般较小（1.2~1.5mm）；压紧特性曲线第31页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三膜片簧离合器的发展CP型号第32页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三膜片簧离合器的发展DST型号第33页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三D型号DB型号膜片簧离合器的发展DKS/DS型：推式带铆钉结构（扬柴目前多为此类）优点：铆钉结构稳固，可承受的作用力高，适合柴油机缺点：铆钉与支撑环直接接触，易磨损，故障率高铆钉支撑环第34页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三DBC型号膜片簧离合器的发展DBC型号铆钉第35页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三DT型号膜片簧离合器的发展DT型：拉式无铆钉结构优点：压紧力高，分离力小第36页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三第三节离合器从动盘总成从动盘总成第37页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三离合器从动盘总成结构图第38页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三各种材料可承受压力表：摩擦片：与飞轮及压盘结合、分离和摩擦，以实现动力传输的结合和切断。离合器单位面积压力p0的减小，热负荷小，传递转矩减小；离合器单位面积压力p0的增大，热负荷大，传递转矩增大。石棉基0.10~0.35MPa粉末冶金0.35~0.60MPa金属陶瓷0.7~2.0MPa轿车：0.18~0.28货车：0.14~0.23公交：0.10~0.13离合器从动盘总成零件第39页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三Torquetransmission

扭矩传递Advantagesof无石棉摩擦片的好处non-asbestosfacingHealthsafe有利于身体健康Advantagesof无石棉摩擦片的好处non-asbestosfacingHealthsafe有利于身体健康Stabletorquetransmission扭矩传递稳定Advantagesof无石棉摩擦片的好处non-asbestosfacingHealthsafe有利于身体健康Stabletorquetransmission扭矩传递稳定Lowwear磨损较小Advantagesof无石棉摩擦片的好处non-asbestosfacingHealthsafe有利于身体健康Stabletorquetransmission扭矩传递稳定Lowwear磨损较小Bettercentrifugalresistance较好的离心阻力无石棉摩擦片第40页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三离合器从动盘总成零件波形（弹簧）片：安装摩擦片，并与扭转减震器相连。为了使汽车能平稳起步，离合器应能柔和接合，这就需要从动盘在轴向具有一定弹性。为此，往往在动盘本体（波形片）圆周部分，沿径向和周向切槽。再将分割形成的扇形部分沿周向翘曲成波浪形，两侧的两片摩擦片分别与其对应的凸起部分相铆接，这样从动盘被压缩时，压紧力随翘曲的扇形部分被压平而逐渐增大，从而达到接合柔和的效果。第41页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三面向压缩特性面压缩特性（轴向压缩特性）使离合器能平稳的接合以及可靠的分离。对半离合的使用将更加容易控制.第42页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三夹持盘盘毂芯离合器从动盘总成零件一级减振簧，即怠速减振级花键花键依齿形和齿数来划分，我公司目前主要有：10齿矩形花键、21齿渐开线花键、24齿渐开线花键。第43页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三盘毂盘阻尼片和阻尼弹簧片离合器从动盘总成零件摩擦片外径D／mm225--250250--325325--350>350Zj4--66--88--10>10（二级）减振弹簧个数的选取第44页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三限位销减震系统离合器从动盘总成零件第45页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三Clutchdisc/从动盘总成Enginespeed发动机速度Transmissionspeed

变速箱速度

TimeSpeedTimeSpeedSmoothengagement

平稳接合Nonsmoothengagement

不平稳接合第46页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三扭转减振器扭转减振器的组成及功用

扭转减振器由从动片、从动盘毂、摩擦片、减振弹簧、减振盘、弹性元件、阻尼片等组成。1)降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率。2)增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态扭振。3)控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速器怠速噪声和主减速器与变速器的扭振与噪声。

4)缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷和改善离合器的接合平顺性。

第47页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三拖曳力矩、拖曳行程（分离）拖曳力矩dragtorque：在规定工况下，离合器压盘处于图纸规定的最小升程时，使从动盘总成能够自由旋转的最小转矩称为离合器分离拖曳力矩。它能够比较真是地反映离合器从动盘总成的工作性能。离合器规格（mm）＜200=200-240=240-300=300-380≥380分离拖曳力矩(N·m)0.40.50.60.81.2（分离）拖曳行程freemovement：在规定工况下，从动盘总成处于两平行板之间，对从动盘总成施加规定转矩，使从动盘总成能自由旋转的两平行板最小间距与规定载荷夹紧状态时的间距之差。第48页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三第四节离合系统的匹配一、空间匹配：1、空间

不干涉（飞轮、变速器壳体、分离拨叉）2、安装接口

尺寸对应（飞轮、分离轴承、变速器输入轴）二、性能匹配：1、扭矩匹配；（扭矩安全系数）2、起步温升及滑摩功匹配；（爬坡）3、踏板力及踏板行程的匹配（包括分泵等）；4、系统减振的匹配。第49页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三离合器的基本要求（1）为保证离合器具有良好的工作性能，应对其提出如下基本要求：1．在任何行驶情况下能可靠地传递发动机的最大扭矩，并有适当的能力储备；2．结合时要平顺柔和，保证汽车起步平稳，没有抖动和冲击；3．分离时要迅速彻底；4.离合器从动部分转动惯量要小，以减轻换档时齿轮间的冲击并便于换档；5.减小和同步器的磨损，应使汽车传动系避免危险的扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击和减小噪声的能力；第50页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三离合器的基本要求（2）6.有足够的吸热能力，并且散热通风良好，保证工作温度不致过高;7.操纵轻便;8.工作可靠，使用寿命要长；9．离合器使用过程中，摩擦扭矩变化要小，以保证离合器工作性能稳定；作用在摩擦片上的正压力和摩擦系数在离合器使用过程中变化要小，工作稳定。第51页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三离合器选用计算为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大扭矩Tc

max，离合器的最大扭矩Tc

max容量应大于发动机的最大扭矩Te

max。根据这一原则，可以得到：离合器的最大扭矩Tc

max=后备系数β×发动机的最大扭矩Te

max，又根据摩擦定律，离合器的最大扭矩Tc

max是由摩擦面上的工作压紧力Fb（N）、摩擦合力的作用半径Rc（m）、摩擦副材料的滑动摩擦系数f，以及摩擦面的数目Z四项参数所决定，即：Tcmax=f·Fb·Rc·Z（N.m）其中：Fb——工作压紧力（N）Rc——摩擦合力的作用半径（m），计算比较复杂，可用近似计算即Rc≈（摩擦片外直径+摩擦片内孔直径）÷4f——摩擦副材料的滑动摩擦系数，滑动摩擦系数由摩擦材料决定。石棉材料：f=0.25～0.28选取。无石棉材料：f=0.25～0.28选取。扬柴推荐使用无石棉材料：f取为0.28Z——摩擦面的数目，单片离合器为2，双片离合器为4第52页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三后备系数β的选用原则1）为可靠传递发动机最大转矩，β不宜选取太小；2）为减少传动系过载，保证操纵轻便，β又不宜选取太大；3）当发动机后备功率较大、使用条件较好时，β可选取小些；4）当使用条件恶劣，为提高起步能力、减少离合器滑磨，β应选取大些；5）汽车总质量越大，β也应选得越大；6）柴油机工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的β值应比汽油机大些；7）发动机缸数越多，转矩波动越小，β可选取小些；8）膜片弹簧离合器选取的β值可比螺旋弹簧离合器小些；9）双片离合器的β值应大于单片离合器。第53页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三后备系数的选用值扭矩储备系数推荐表汽车类型β膜片弹簧螺旋弹簧轻型客车和货车1.4～1.71.5～1.8长途中型普通载货车（实际超载最大载荷）1.7～2.11.8～2.2大型客车/高速客车、长途运输客车1.6～2.01.7～2.1重型客车2.2以上2.3以上城市公交车2.0～2.42.0～2.4工程用车、自卸车、山区专用载货车辆（实际超载最大载荷）2.2以上2.3以上长途牵引车（实际超载最大载荷）2.0～2.42.0～2.4根据扭矩储备系数β(离合器扭矩容量除发动机的最大扭矩)来选择离合器第54页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三后备系数β值计算案例以山东五征FD1046D10K系列轻卡为例该车匹配选用离合器Φ275膜片簧离合器。发动机最大扭矩：Temax=245N.mΦ275膜片簧离合器工作压紧力：Fb=6400N作用半径：Rc≈（275+180）÷4=113.75mm摩擦系数：f=0.25摩擦面的数目：Z=2那么：Tcmax=f×Fb×Rc×Z（N.m）=0.25×6400×0.11375×2=364N.mβ=Tcmax÷Temax=364÷245=1.49根据以上的计算，可以看出：该后备系数属符合离合器后备系数推荐表，但该数据偏小。第55页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三离合器的安装要求离合器的安装要求：应注意清洁，摩擦片表面和飞轮结合面不得粘有油污。参见330离合器（配整体离合器壳）装配图：离合器分泵的安装调整：应保证分离轴承的分离间隙为3mm～5mm，分离拨叉的行程应大于20mm，并以此选择合适的分泵行程和分离拨叉杠杆比。分泵安装时，应保证前后有10mm的调整余地。第56页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三离合器助力缸的选用原则离合器助力缸（以下也可简称分泵）扬柴统计的普遍情况是：（1）分泵选用原则见下表。（2）新离合器分离指与分离轴承刚接触时，分离拨叉相对一轴铅垂线前倾α=0~7°，摇臂与分泵角度β=103°。（3）离合器分泵实际行程约等于分离行程最大值乘摇臂与分离拨叉杠杆比，分泵实际行程小于由踏板行程换算过来的行程即行程匹配。（4）离合器分泵推力约等于离合器最大分离力除摇臂与分离拨叉杠杆比除机械效率0.8，此力小于由踏板换算过来的实际分泵力即分离力匹配。注意：没有气助力时，根据液压传动原理，分泵行程由分泵直径、总泵直径、踏板杠杆比和踏板行程决定；有气助力时，还须经分泵的动力曲线换算才能确定分泵汽缸直径，配套时请向汽车厂要求提供分泵的动力曲线、分泵直径、总泵直径、踏板杠杆比和踏板行程。膜片离合器大小膜片离合器对应的分泵大小螺簧离合器大小螺簧离合器对应的分泵大小Φ255Φ70Φ255Φ65-Φ70Φ275Φ70Φ300Φ70Φ325Φ70Φ350Φ90Φ350Φ76第57页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三离合器助力缸行程离合器助力缸直径大小变化是根据离合器最大分离力和摇臂与分离拨叉杠杆比来决定，离合器是否分离在助力缸满足分离力要求后只与助力缸行程有关。在验算时还必需注意助力缸是否与摇臂垂直，如存在角度α，助力缸标定行程乘COSα须大于以上所计算数值第58页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三动力输出系统的安装检查检查离合器的选用和离合器助力缸的选用，符合推荐要求。离合器分泵的安装检查，应保证分离间隙为3mm～5mm，并有前后10mm的调整余地。第59页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三推式离合器操纵系统的核算举例要求：a）自由行程G为3～5，对于螺簧离合器由于分离机构刚性大，分离指平面度好，每次离合器磨损时间短些，自由行程可取小些，膜片离合器分离指平面度差，自由行程必须取大些，避免用户不注意调自由行程时半离合或发抖。b）离合器磨损行程B为15（从动盘磨损极限3，杠杆比最大5）c）自由行程为3～5时，H应在0～7范围以避免无效行程过大，需分泵推力过大d）β在初装时应在100°～110°，以保证离合器分离时摇臂尽可能垂直于分泵推杆第60页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三推式离合器操纵系统的核算举例e）Φ380及以下离合器分离行程为10～12，Φ395及以上分离行程为11～14f）由于分离轴承与离合器，拨叉与轴承座，拨叉轴与衬套，分泵推杆与摇臂之间摩擦影响，传动效率为70%g）离合器磨损后最大分离力为F1，则分泵推力F=F1×E/[70%×K×COSαCOS(β-90)]注：α和β均为离合器分离状态时的角度。h）分泵行程=L×K/[E×COSαCOS(β-90)]注：L值为离合器分离行程与自由行程之和，对于Φ380及以下离合器L为17（12+5），其余为19.很多厂家计算时不注意自由行程，及预留分泵行程储备（泄漏），行程偏小，请注意核算。第61页，讲稿共68页，2023年5月2日，星期三推式离合器操纵系统的设计提示设计提示：A、扬柴根据经验推荐分离轴承座要求有加润滑油的机构;B、明确拨叉及分离轴承座相互接触处表面的硬度及硬化层厚度。扬柴根据经验推荐拨叉工作表面高频淬火，硬度层深度1～3，表面硬度HRc55～63；分离轴承座工作表面高频淬火，硬度层深度1～3，表面硬度HRc55～63;C、明确轴承座与导向套间隙配合的间隙。扬柴根据经验推荐分离轴承与导向套间隙配